Page 18 - 《精细化工》2022年第2期

·222· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

比，其吸附亚甲基蓝（MB）的能力平均提高了 27 倍， 经过 5 个吸附-脱附循环后去除率仍可保持在 80%。

表 4 球磨改性生物炭去除新兴有机污染物
Table 4 Removal of emerging organic pollutants by ball milling modified biochar
污染物及其初始 饱和吸附量/(mg/g) 参考
生物炭来源 制备方式 球磨生物炭的特征
质量浓度/(mg/L) 原始未改性生物炭 球磨改性生物炭 文献
麦秸和稻壳 干磨 佳乐麝香，2 0.83 2.30 比表面积增加，暴露生物炭石墨 [36]
结构，增加表面含氧官能团，从
而降低生物炭的疏水性和极性
小麦秸秆 干磨 盐酸四环素，25 21.67~28.64 50.58~84.55 外比表面积和孔体积增大 [57]
山核桃木 生物炭+CuO，球磨 活性红 120，50 608 1399 提供带正电荷的吸附位点 [58]
木本植物 双圆盘球磨 土霉素，25；草甘 未测 520；83 使多个结合位点协同作用，具有 [59]
膦，20 较高的吸附性能
竹子 生物炭球磨后与海 MB，30~800 184.1 1211 使生物炭粒度达到纳米级，易与 [60]
藻酸钙溶液混合 海藻酸钙融合，进而提高污染物
的去除能力

球磨过程中的高能剪切力和快速挤压减小了生 改性生物炭（7.0 mg/g），这是由于球磨改性可增加
+
物炭粒径，改善了生物炭的表面性能和均匀性。随 生物炭表面的酸性官能团，为阳离子交换 NH 4 提供
比表面积的增加，孔结构和官能团的改善，球磨改 了更多吸附位点。ZHENG 等 [64] 发现，掺杂 MgO 的
性生物炭在新兴有机污染物吸附中表现出优异的性 球磨改性生物炭具有带正电荷的表面性质，利于阴
能，增加了吸附亲和力、氢键作用、静电作用及 π 离子吸附，对磷酸盐的去除率达 62.9%，而原始未
键作用。因此，利用球磨生物炭去除新兴有机污染 改性生物炭对磷酸盐几乎没有吸附作用，这是由于
物是一种有效、绿色且经济的方法，但其对新兴有 MgO 球磨改性生物炭与磷形成了强 Mg—P 键以及
机污染物的去除研究仍较少，需进一步研究。 静电吸引作用增强了吸附，去除磷的能力也随 MgO
3.4 富营养物质的去除 含量的增加而增大。上述研究表明，球磨改性生物
N、P 等营养物质会导致水生态系统富营养化， 炭含有更多酸性官能团以及具有带正电荷的表面性
对比现有富营养化治理手段中，吸附技术具有成本 质，可为富营养物质提供更多吸附位点，未来可利
效益和去除效率高的优势 [61] 。大量研究表明，生物 用球磨作为生物炭绿色、高效的改性手段用于 N、P
炭对 N、P 等营养物质的去除效果不佳，其用于富 等富营养物质吸附的进一步探究。
营养物质的吸附受到一定限制，需进行一定改性 [62] 。 3.5 其他应用
球磨为生物炭提供了一种行之有效的改性方 球磨改性生物炭在提高抗生素产量、替代碳电极
法。QIN 等 [63] 以竹子为原料制备的球磨改性生物炭 以及增加电容等其他应用方面也具有巨大潜力，表
对水中氨氮最大吸附量为 22.9 mg/g，远高于原始未 5 概述了球磨改性生物炭在其他领域的高价值应用。

表 5 球磨改性生物炭的其他应用
Table 5 Other applications of ball milling modified biochar
应用 制备方法 作用 不足 参考文献
替代碳电极 甘蔗渣、竹子生物 球磨改性生物炭可促进电子转移，降低界面 停留在实验室研究，缺乏实际应用 [67]
炭，干磨 电阻，使电极成本更低、效率更高
固体催化剂 木屑生物炭，干磨 促进葡萄糖异构化为果糖，用于食品废弃物 退火温度对催化剂的影响较大，影响物 [69]
可持续精炼 种转化活性
吸附抗炎药及 木屑生物炭，湿磨 特定条件下球磨，生物炭表面负电荷减少， 缺乏球磨生物炭对水溶液中非甾体抗 [70]
其代谢物 与化合物之间静电排斥减小，促进吸附 炎药的吸附机制研究
土壤改良 生物炭球磨后与海 球磨改性生物炭孔容大、微孔结构复杂，比 纳米级球磨生物炭颗粒在地表径流中 [71]
藻酸钙混合 表面积大，持水保肥能力强 容易发生侵蚀和场外迁移，可能导致对
地下水的潜在风险

在提高抗生素产量方面，球磨改性生物炭呈球 膜导致细胞内的抗生素暴露，其是提高抗生素产量
形且粒径小，易与链霉菌细胞接触，进而破坏细胞 的有效添加剂 [65] 。LIU 等 [66] 研究发现，基于 700 ℃